Mikroskopy atomárních sil a jejich aplikace
Mikroskop atomární síly je rastrovací sondový mikroskop vyvinutý na základě základních principů rastrovacího tunelového mikroskopu. Vznik mikroskopie atomárních sil nepochybně sehrál hnací roli ve vývoji nanotechnologií. Mikroskopie s rastrovací sondou, reprezentovaná mikroskopií atomárních sil, je řada mikroskopů, které používají malou sondu ke skenování povrchu vzorku a poskytují pozorování s velkým zvětšením. Mikroskopické skenování atomárních sil může poskytnout informace o stavu povrchu různých typů vzorků. Ve srovnání s konvenčními mikroskopy je výhodou mikroskopie atomárních sil, že dokáže pozorovat povrch vzorků při velkém zvětšení za atmosférických podmínek a lze ji použít pro téměř všechny vzorky (s určitými požadavky na hladkost povrchu), bez nutnosti dalších úprav přípravy vzorků, k získání trojrozměrných morfologických snímků povrchu vzorku. A může provádět výpočet drsnosti, tloušťky, šířky kroku, blokový diagram nebo analýzu velikosti částic na trojrozměrném morfologickém snímku získaném skenováním.
Mikroskopie atomárních sil dokáže detekovat mnoho vzorků, poskytnout data pro povrchový výzkum a řízení výroby nebo vývoj procesů, což běžné skenovací měřiče drsnosti povrchu a elektronové mikroskopy nemohou poskytnout.
1, Základní principy
Mikroskopie atomárních sil využívá k měření morfologie povrchu interakční sílu (atomovou sílu) mezi povrchem vzorku a špičkou jemné sondy.
Špička sondy je na malé pružné konzole a interakce generovaná při kontaktu sondy s povrchem vzorku je detekována ve formě vychýlení konzoly. Vzdálenost mezi povrchem vzorku a sondou je menší než 3-4nm a síla detekovaná mezi nimi je menší než 10-8N. Světlo z laserové diody je zaostřeno na zadní stranu konzoly. Když se konzola ohne působením síly, odražené světlo se vychýlí a k vychýlení úhlu se použije fotodetektor citlivý na polohu. Poté jsou shromážděná data zpracována počítačem, aby se získal trojrozměrný obraz povrchu vzorku.
Na povrch vzorku je umístěna kompletní konzolová sonda řízená piezoelektrickým skenerem a snímána ve třech směrech s šířkou kroku 0,1 nm nebo menší v horizontální přesnosti. Obecně platí, že při podrobném skenování povrchu vzorku (osa XY) zůstává osa Z- řízená zpětnou vazbou posuvu konzoly pevná a nezměněná. Hodnoty osy Z-, které poskytují zpětnou vazbu na odezvu skenování, jsou zadány do počítače ke zpracování, jehož výsledkem je pozorovaný obraz (3D obraz) povrchu vzorku.
